KimyaÖzgün İçerik

Boyalar ve Küçük, Mutlu Kazalar

Yazan: G. Efsun Tekneci

Düzenleyen: Ümit Sözbilir

Özet: Okul hayatımız boyunca bize muhtemelen en uzun süre eşlik eden kırtasiye ürünleri boyalar olagelmiştir. Bu malzemeler tarihsel bir gelişim içerisinde farklı alanlarda kullanım bulan temelde az sayıda bileşenden oluşmuş karışımlardır.

Giriş

Çocuklukta kendimizi ifade etmemiz için sanatla bizi tanıştıran kahramanlar çoğunlukla boyama kitapları ve dilediğimizce seçtiğimiz boyalardı. Peki her biri bizde farklı hisler uyandıran boyaların ne olduğunu ve nasıl boyadığını hiç merak ettiniz mi? Hadi çıtçıtlı Mon Ami, Faber-Castell, Pelikan, Adel ve daha fazlasına ait kutuların içine doğru bir yolculuk yapalım.

Boya Nedir? İçeriğindeki Maddenin Görevleri Nelerdir?

“Boya”nın etimolojik kökenini araştırdığımızda en eski kaynak olarak 8-11. yy arasında Orta Asya’da kullanılan “bodug” sözcüğüne ulaşıyoruz. O tarihlerde Uygurlar bu sözcüğü “yakı, çivit, kına, boya” anlamında kullanmışlar [1]. Yakı sözcüğünün boya anlamında kullanılmasının sebebi olarak bir metalin nispeten en dayanıklı bileşiği olan ve sıklıkla pigment olarak da kullanılan oksitinin oluşumunda enerjinin açığa çıkıyor olması olası görünüyor. Aynı zamanda indigofera bitkisi olarak bilinen çivit otunun günümüzden 6000 yıl öncesinde Peru’da kullanıldığını biliyoruz [2]. Kına ise kına ağacının yapraklarının kurutulup öğütülmesinden elde edilen ve Antik Mısır’dan bu yana kullanılan bir boyadır [3].

Boyalar temel olarak istenen rengi veren bir pigment, pigment parçacıklarının birbirine ve uygulandığı yüzeye tutunmasını sağlamak için bağlayıcı bir madde ile bunların, içinde asılı kaldığı bir çözücüden oluşur. (Günümüzde bunlar dışında maliyeti düşürmek için dolgu maddeleri ile istenen çeşitli özellikleri karşılaması için katkı maddeleri de eklenmektedir. Örneğin mantar, küf ve bakterileri uzaklaştırmak için mikrobiyolojik katkı maddeleri, boyanın yüzeye kararlı bir şekilde dağılımını daha da kolaylaştırmak için dispersanlar, çeşitli hava koşullarına dayanımını artırmak için silikonlar, kuruma zamanını en uygun şekle getirmek için kurutucu maddeler, kendini temizleme özelliği için yarı iletken1, hidrofobik2 ve oleofobik3 kaplamalar [4].)

Pigmentler inorganik veya organik yapıda olabilir. İnorganik pigmentler genellikle geçiş metallerinin bileşikleridir ve doğada çoğunlukla mineral şeklinde bulunur: “Kobalt Mavisi”, “Kadmiyum Kırmızısı”, “Titanyum Beyazı”, “Çinko Sarısı”, “Manganez Mavisi”, bir cıva minerali olan zincifreden elde edilen “Vermiyon (Vermilion)” vb. Organik pigmentler ise doğal veya sentetik olarak çok fazla sayıdadır: “Fildişi Siyahı”, “Hint Sarısı”, “Alizarin”, “Karmin” vb.

Bağlayıcı madde genellikle boya karışımında asıltı hâlinde bulunan bir polimerdir. Tarihsel olarak süt, zeytinyağı, yumurta ve balmumu kullanılmıştır. Özellikle süt kullanımında boyanın raf ömrünün kısa olması gibi problemler ortaya çıkmış olup günümüzde kimyasal dayanım, homojen dağılım ve güçlü tutunma sağlayan alkidler, polyesterler, akrilikler, viniller gibi polimerler kullanılmakta.

Çözücüler, yüzey üzerine yayılmaya çok da uygun olmayan pigment ve bağlayıcı madde karışımının uygulanmasını kolaylaştırmak ve homojen boyamayı sağlamak amacıyla kullanılır. En sık kullanılanları hidrokarbon çözücüler, oksijene çözücüler ve sudur[5].

Tipik bir boyama işleminde boyanın yüzeye uygulanmasından sonra çözücü buharlaşarak ortamı terk eder. Geride kalan pigment-bağlayıcı madde karışımı çözücünün buharlaşma hızına bağlı olarak yüzeye dağılır ve değişen homojenlikte kuru bir boya katmanı oluşturur.

Geleneksel kaplama teknolojisi (Kaynak: Corrosionpedia)

Boyanın Zaman İçinde Gelişimi

M.Ö. 270.000 yılları civarında Antik Çin’de renkler (pigmentler) kaya ve minerallerle sınırlıydı ve en çok bulunanlardan hematit (bir demir oksit minerali) içerdiği nem miktarına bağlı olarak kırmızı ve sarı renkler için kullanılıyordu. Hematitin kökeni Antik Yunan’da kan anlamına gelen hem sözcüğüne dayanır. Bu size tanıdık geldi mi? Kana kırmızı rengini veren hemoglobindeki hem molekülü de merkezinde demir olan bir organometalik4 bileşiktir. Peki ya demirin oksitlenmesiyle oluşan pas? Pasın önemli bir bölümü hematitten oluşur. Bu nedenle pasın aslında çok da saf olmayan, aşındırıcı bir pigment olduğunu söylemek pek yanlış olmaz. M.Ö. 3000 yıllarında Mısır’da ilk sentetik boya “Mısır Mavisi” üretildi. M.Ö. 700’lü yıllarda Afgan göçmenler, kültürel bir sembol olan kırmızı kilimlerini boyamak için ilk defa bir hayvanı ezip kullanmayı düşündüler. Karmin adındaki bu pigment Koşineal adlı bir böcekten elde ediliyordu. Bu size çok barbarca gelebilir fakat karmin günümüzde ketçap, meyve suyu, kek, meyveli yoğurt gibi gıdalar ve birçok kozmetik üründe E120 koduyla kullanmaya devam ettiğimiz bir pigment. Daha da tuhafı M.S. 1400’lere gelindiğinde çoğunlukla mango yapraklarıyla beslenen ineklerin idrarından elde edilen “Hint Sarısı” ortaya çıktı. 1814’te bakır ve arsenik karışımından oluşan “Zümrüt Yeşili” pigmenti kullanılmaya başlandı. Edebiyattan pek uzak kalamayan bir malzeme bilimi meraklısıysanız arseniği bundan yaklaşık 40 yıl sonra yayımlanacak Gustave Flaubert’in Madam Bovary’sinden çok da iyi olmayan çağrışımlarla hatırlamanız muhtemel! Canlı vücuduna girdiğinde hücrelerarası iletişimi bozan bu pigment “Paris Yeşili” adıyla bir yandan da böcek ve kemirgen zehri olarak pazarlandı. 1863’lere gelindiğinde ilk sentetik organik pigmentlerden “Anilin Siyahı” sentezlendi. Ama dünyadaki en koyu siyah pigment için 2014’te sentezlenen Vantablack’i beklemek gerekecekti.

(Kaynak: Alchetron)

1940’lara gelindiğinde floresan boyalar kullanılmaya başlandı. Bu özellikteki boyalar güneş ışığından soğurdukları enerjinin bir kısmını yaydıkları için renkleri çok kuvvetlidir[6]. Tarihte daha da tekinsiz boyaları kullandığımız zamanlar da vardı. 1898’de Marie ve Pierre Curie’nin yeşil renkte ışıma yapan radyumu bulmaları, diş macunu, ilaçlar, çeşitli gıdalar ve takılarda kullanımının da önünü açtı. 1900’lerin ortasında bu görsel şölen için nasıl bir bedel ödendiği ortaya çıkacaktı. Savaştaki askerlerin kullanımına yönelik fosforlu kadrana sahip saatler üreten Waterbury Saat Fabrikasında bu kadranları radyum tuzları-çinko karışımıyla boyayan kadın işçiler çalışıyordu. Kadrandaki sayıların düzgün görünebilmesi adına fırçayı boyaya batırdıktan sonra ağızlarında sivrilterek çizimleri yapıyorlardı. Çok geçmeden kansızlık, ağız yaraları, diş dökülmeleri ve çene kemiğinde erimeler ve bunu takip eden ölümler başladı. Nedeninin radyoaktivite olduğunun anlaşılması üzerine firmayı dava eden kadın işçiler, bir kısmı sonucunu görememiş olsa da davayı kazanıp işçi sağlığı ve güvenliği alanında bir dizi reforma yol açmıştır [7]. Çok daha öncesinde M.Ö. 400’lü yıllarda Antik Yunan’da beyaz rengi elde etmek için kurşun kullanımı yaygındı. Emilimle vücuda çok kolay girebilen bu metal merkezi sinir sistemine ulaştığında kalsiyumu taklit ederek öğrenme güçlüğü, yüksek tansiyon, çeşitli felçler gibi birçok sistemik rahatsızlığa yol açıyordu. Ama kurşun 1970’li yıllarda yasaklanana kadar yaygın olarak kullanımını sürdürdü. Radyum kullanımına benzer şekilde 2. Dünya Savaşı’nda Amerika Birleşik Devletleri’nin bomba yapımında kullandığı uranyum atıkları 1950’lerin sonlarında seramik mutfak malzemelerini kırmızı ve turuncu tonlarında boyamak için kullanılmaya başlandı. Bu dönemde üretilen bu seramik malzemeler günümüzde bile radyoaktif özelliklerini koruyor[8].

Radyum, 1900’lerde saat kadranlarını ve ibreleri karanlıkta parlatmak amacıyla kullanılıyordu. (Kaynak: EPA)

Pastel boya 1921’de, öğrencilerin eleştirel düşünceye sahip olmadan bilgileri taklit yoluyla öğrenmesine tepkisini dile getiren ve alternatif olarak öğrencilerin kendilerini ifade etmelerinin önünü açan Kanae Yamamoto’nun düşüncelerini takip eden 2 öğretmen tarafından (Rinzo Satake ve Shuku Sasaki) kurulan Sakura Cray-Pas Şirketinde üretilmeye başlandı. Parafin ve bağlayıcı madde olarak stearik asit ile Hindistan cevizi yağıyla düşük miktarda pigment karışımından oluşan pastel boya oldukça ucuz ve kolay uygulanabilir olmasıyla yaygın kullanım alanı bulmuştu. Fakat bu karışımın küçük bir sorunu vardı: Soğuk havada katılaşmasını önlemek için daha fazla yağ eklenen “kışlık” pastel boyalar, sıcak havada erimesini engellemek içinse daha düşük yağ içerikli “yazlık” pastel boyalar olmak üzere 2 çeşit üretilmek zorundaydılar. Ta ki 1927’de bunu çözmek için karışıma bir koruyucu madde eklenene kadar[9]!

Sulu boyada bağlayıcı madde olarak akasya zamkı kullanılır. Diğer boyalardan önemli bir farkı vardır, transparan olması[10]. Sulu boyada pigment ve bağlayıcı madde dışında sadece boyama esnasında eklenen su vardır ve bu su buharlaştığında pigmentin boyanan yüzeye tutunmasını bağlayıcı madde sağlar. Ve guaj boya da 1834’te üretilen Çin beyazı pigmentinin eklenmesiyle opak sulu boya diyebileceğimiz şekilde ortaya çıkmıştır[11]. Kuru boyalar ise “kuru” olarak adlandırılmalarına rağmen pigment, bağlayıcı madde ve çözücü olarak sudan oluşan benzer bir karışımı içerir.

Boyaların Alışılmamış Kullanımları

Boya kullanımının sanatsal üretimle sınırlı olduğunu düşünüyorsanız şimdi okuyacağınız kısımda sizi tuhaflıkların beklediğini söyleyebilirim. Boya duyarlaştırıcılı güneş hücreleri içerdiği yarı iletken malzemeyi uyararak elektron taşınımını sağlamak üzere uygun dalga boyunu soğuran çeşitli pigmentlerle kaplanırlar. Ispanaktan elde edilen klorofillerin, kırmızı lahana, soğan, domates, yabanmersini ve kahveden elde edilen antosiyaninlerin, zerdeçala sarı rengini veren kurkuminin, portakal ve havucun turuncu olmasının sebebi karotenoidlerin boya olarak kullanıldığı ilginç çalışmalar mevcut [12,13]. Bunun dışında bir hastalığa sahip olup olmadığımızı anlamak için yapılan mikrobiyolojik testlerde, belirli bir kimyasal türün bir çözelti ortamında eşik derişimde olup olmadığını göstermek üzere renk değiştiren indikatörlerde, cam şişelerde saklanan içeceklerin güneş ışığından korunmasında ve hatta kadim inanışlarda baharda doğanın yeniden canlanışını, Hristiyanlara ait Paskalya Bayramı’nda ise İsa’nın dirilişini sembolize etmek için boyanan yumurtalarda yine boyalardan yararlanılır.

Geldiğimiz noktada sanatçılar ve bilim insanları yaptıkları işe kendi renklerini katmayı sürdürüyor. Bu nedenle önümüzdeki yıllarda boyaların şimdi aklımıza gelmeyen çeşitli kullanımlarını öğrenmek olası görünüyor.


[1] Fotokatalitik etkiye sahip yarı iletkenler uygun dalgaboyundaki güneş ışığıyla uyarılır ve katkıda bulundukları redoks tepkimeler sonucu organik molekülleri (lekeleri) parçalar.

[2] Su itici özellikte olan

[3] Yağ itici özellikte olan

[4] En azından bir tane metal-karbon bağı içeren ve karbon atomunun bir organik grupta yer aldığı bileşik sınıfı

Source
[1] Boya Kelime Kökeni, Kelimesinin Anlamı. (n.d.). Etimoloji Turkce. [2] Splitstoser, J. C., Dillehay, T. D., Wouters, J., & Claro, A. (2016). Early pre-Hispanic use of indigo blue in Peru. Science Advances, 2(9), e1501623. [3] Smith, G. E. (2000). The royal mummies. London: Duckworth.[4] Lichtarowicz, M. (2013, March 18). Paints. Essential Chemical Industry. [5] Bassam, M. E. (2008). Chapter 7: Paints, Pigments, and Industrial Coatings. Retrieved from http://faculty.kfupm.edu.sa/chem/belali/chem%20456/Chapter%207/ CHAPTER%207_PAINTS,%20PIGMENTS,%20AND%20INDUSTRIAL%20COATINGS.pdf[6] The Chemistry of Color. (2017, April 5). [Video]. YouTube. [7] Vaughan, D. (Invalid Date). Radium Girls: The Women Who Fought for Their Lives in a Killer Workplace. Encyclopedia Britannica[8] History’s deadliest colors - J. V. Maranto. (2017, May 22). [Video]. YouTube. [9] History of Oil Pastels. (2017, May 26). Oil Pastel Society.[10] Britannica, T. Editors of Encyclopaedia (2014, February 25). watercolour. Encyclopedia Britannica.[11] Jones, J. (n.d.). What is watercolour? Victoria and Albert Museum. [12] Ammar, A. M., Mohamed, H. S. H., Yousef, M. M. K., Abdel-Hafez, G. M., Hassanien, A. S., & Khalil, A. S. G. (2019, 2019/04/18). Dye-Sensitized Solar Cells (DSSCs) Based on Extracted Natural Dyes. Journal of Nanomaterials, 2019, 1867271. [13] M. Nirmala, S. S., B. Iswarya, K. Maruvarasi, A. Adline Jenita, B. Kavitha. (2020). Fabrication of Dye Sensitized Solar Cell Based on Natural Photosensitizers. World Scientific News, 149, 128-139.

Leave a Reply

Your email address will not be published.

Back to top button